РОЗДІЛ 2
СИНТЕЗ ІНФОРМАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ ОЦІНКИ МАСИ ОБ'ЄКТА ПРИ ОБМЕЖЕНОМУ ЧАСІ ЗВАЖУВАННЯ
2.1. Загальне питання синтезу інформаційної моделі
Модель - фізична система або математичний опис, які відображають істотні властивості чи характеристики досліджуваного об'єкта, процесу або явища [80]. Як відомо, ідеальних моделей не існує і кожна модель містить ряд обмежень та допущень, що не змінюють при цьому основних характеристик досліджуваного процесу чи явища.
У нашому випадку задачею є пошук нового методу побудови інформаційної моделі оцінки маси об'єкта при обмеженому часі зважування, що дозволив би з найвищою досяжною точністю визначити інформативний параметр тензометричного сигналу - масу вантажу.
Для її вирішення необхідно установити зв'язок між об'єктом зважування, що містить інформативний параметр, а також вимірювальною системою, задачею якої є виявлення інформативного параметра породженого об'єктом зважування. Іншими словами, необхідно розробити об'єктно-орієнтовану модель процесу зважування, а також метод оцінки інформативного параметру цієї моделі, тобто метод побудови інформаційної моделі оцінки маси об'єкта.
В зв'язку з цим необхідно вирішити дві підзадачі. По-перше, необхідно вивчити закономірності взаємодії об'єкта, що зважується, з ваговою платформою, для чого одержати об'єктно-орієнтовану модель процесу зважування. По-друге, на основі отриманої об'єктно-орієнтованої моделі, досліджувати існуючі та розробити нові методи побудови інформаційної моделі оцінки маси об'єкта при обмеженому часі зважування.
Розв'язанням першої підзадачі є вивчення об'єкта зважування, його взаємодії з ваговою платформою, а також усіх фізичних явищ виникаючих у процесі зважування в русі. Результатом, у цьому випадку, є об'єктно-орієнтований опис реального процесу зважування з рядом можливих допущень для розв'язання другої підзадачі.
Розв'язанням другої підзадачі є вибір або розробка нового методу побудови інформаційної моделі оцінки маси об'єкта при обмеженому часі зважування, що задовольняє розробленої моделі й обраних критеріїв оцінки.
2.2. Інформаційна модель процесу зважування
2.2.1. Характеристика динамічних явищ виникаючих у процесі зважування. Проведення вагових вимірювань супроводиться динамічними явищами, які в значній мірі можуть збільшити похибку результату по відношенню до статичних вимірювань. У зв'язку з цим докладний розгляд динамічних явищ, виникаючих в процесі зважування, є основоположним фактором для подальших розробок і досліджень методів, що входять в блок вимірювальної апаратури вагового комплексу.
Спрощена структурна схема вагонних терезів представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Спрощена структурна схема вагонних терезів
При проходженні вагону через ваговий комплекс його колеса в'їжджають на вагову платформу 1, яка спирається на тензодатчики 2. Вихідний сигнал тензодатчиків по лініях зв'язку передається на блок вимірювальної апаратури 3, яка, в загальному випадку, являє собою фільтр (як правило, RC-фільтр), комутатор, АЦП і ЕОМ, що використовується для реалізації методів визначення маси і формування залишкового результату (формування бази даних про проведені вимірювання з видачею відповідних звітів). Крім того, до складу вагового комплексу може входити цифрове табло, що відображає результати поточного вимірювання.
При проведенні статичних вимірювань сигнал тензодатчиків характеризується лише постійною величиною, відповідною масі візка (колеса) вагона. Проведення динамічних вимірювань характеризує вихідний сигнал тензодатчиків, зумовлений додатковими факторами, якими є [16]:
- коливання елементів вагону і вагової платформи, виникаючі через наявність геометричних нерівностей рейкового шляху, не ідеальності стиків, пружної деформації конструкцій, овальності коліс, ексцентриситету їх установки, дефектів поверхні качення коліс і інш.;
- непостійність тягового опору під час руху вагону, що зважується на терезах;
- нерівномірність руху і гальмування вагонів під час зважування;
- передача вертикальних зусиль від сусідніх вагонів через автозчеплення;
- недосконалість конструкції і установки вагової платформи, зокрема, не в площині підхідних шляхів, а також ухил вагового шляху.
При цьому вважається, що тензодатчики є ідеальними і їх інструментальна похибка дорівнює нулю.
Динамічним явищам, виникаючим в процесі зважування, присвячений ряд робіт [16, 18], при цьому практично ідентичними виявляються результати досліджень відносно факторів, що викликають динамічні завади. Найбільш докладна інформація відносно цих явищ викладена в [16], де теоретичні дослідження підтверджені безліччю експериментальних даних, проведених на різних вагових комплексах з використанням різних способів (відносно кількісної оцінки експериментальних даних) і засобів вимірювання (використання різного вимірювального обладнання). Загальна характеристика динамічних явищ виникаючих в процесі зважування представлена в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Характеристика динамічних явищ виникаючих в процесі зважування
Джерела динамічних явищВідносна амплітуда завади, %Діапазон частот динамічних коливань, ГцКоефіцієнт загасання коливаньВласні коливання вагона5..102,9..9,01,1..1,5Власні коливання вагової платформи0,1..0,3190..3101,30..1,75Коливання необресорених мас вагона0,1..0,225..351,5..2,0Нерівномірність руху вагона0,4..0,8--Гальмування в момент зважування1,5..1,8--Передача зусиль від сусідніх вагонів через автозчеплення1,0..7,5--Ухил підхідних шляхів0,3..0,7--
Загалом, можна зазначити, що вихідний сигнал тензодатчиків крім постійної складової, містить динамічні складові, які можна розділити на дві групи - стаціонарні (квазіперіодичні) і нестаціонарні (неперіодичні). Аналіз показує, що стаціонарні динамічні завади, зумовлені коливаннями обресорених мас вагона, знаходячись в діапазоні частот 2,9...9 Гц, мають коливання переважно з частотами 3,5...7 Гц. При цьому відносні амплі